(57)【要約】【課題】プラスチックシートの素材（ＰＥＴ／ＰＳ）を的確に判別する。【解決手段】プラスチックシート判別装置は、２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長を有する紫外発光ダイオードから構成される発光部３２０と、発光部３２０からプラスチックシートへ照射されプラスチックシートを透過した透過光を受光する受光部３３０と、透過光から透過率を算出して、透過率が予め定められたしきい値よりも大きいとＰＳシートであると判定して、大きくないとＰＥＴシートであると判定する制御部３１０とを含む。【選択図】図３
2013007706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックシートに向けて紫外光を照射する発光部と、
前記プラスチックシートを透過した紫外光を受光する受光部と、
受光した紫外光に基づいて、前記プラスチックシートの素材を判別する制御部とを含む、プラスチックシート判別装置。
【請求項２】
前記制御部は、受光した紫外光に基づいて透過率を算出して、前記プラスチックシートの素材を判別する、請求項１に記載のプラスチックシート判別装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記プラスチックシートがＰＥＴシートおよびＰＳシートのいずれであるかを判別する、請求項１に記載のプラスチックシート判別装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記透過率が予め定められたしきい値を越えるか否かに基づいて、プラスチックシートがＰＥＴシートおよびＰＳシートのいずれであるかを判別する、請求項３に記載のプラスチックシート判別装置。
【請求項５】
前記発光部は、発光ダイオードで構成される、請求項１に記載のプラスチックシート判別装置。
【請求項６】
前記発光ダイオードのピーク波長は、２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の範囲内にある、請求項５に記載のプラスチックシート判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記載する場合がある。）とポリスチレン（以下、ＰＳと記載する場合がある。）とを判別する技術に関し、特にシート状のＰＥＴとＰＳとを非接触かつ非破壊で判別する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の資源リサイクルの意識の高まりから、ペットボトルを含むプラスチックゴミからＰＥＴのみを特定して分別する技術を用いて、フレーク状に粉砕されたＰＥＴを分別する装置が用いられている。特開２０００−２８８４８１号公報（特許文献１）は、このような装置の一例としてのプラスチック分別装置を開示する。
このプラスチック分別装置は、プラスチックの形状にかかわりなく、プラスチックからＰＥＴを低コストで容易に分別する。このプラスチック分別装置は、フレーク状のプラスチックが重ならないように投入する投入手段と、投入されたプラスチックを搬送する搬送手段と、搬送中のプラスチックに紫外線を照射する光源と、紫外線が照射された際にポリエチレンテレフタレートが発光する光を検知する検知手段と、検知手段により検知されたポリエチレンテレフタレートを仕分ける仕分手段とを具備する。このプラスチック分別装置によると、従来においてはコスト的に実用的でなかった粉砕後のフレーク状のプラスチックであっても低コストで分別することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８８４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
食品包装用資材として、ＰＥＴとともにＰＳが多く用いられている。たとえば、シート状のＰＥＴおよびシート状のＰＳから打ち抜き加工して、弁当箱およびその蓋が、１つの工場内で製造される。このような製造工場において打ち抜かれた後のシート材は、粉砕されて再溶融されてシートに形成されて再利用される。この場合において、シート状でＰＥＴとＰＳとを判別しておかないと、粉砕装置に両者が混在して仕掛けられる可能性がある。両者が混在した状態で粉砕装置によりシートがフレーク状に粉砕されてしまうと、その分別が困難になる。さらに、フレーク状のＰＥＴおよびＰＳを分別して貯留するサイロに両者が混在するとサイロ内の貯留物全体が再利用できなくなり大きな損害が発生する。
【０００５】
上述した特許文献１においては、紫外線蛍光灯を用いて、ＰＥＴとＰＥＴ以外とを分別している。しかしながら、特許文献１が開示するプラスチック分別装置は、以下の点で問題がある。
（１）ＰＥＴとＰＥＴ以外とを分別できても、ＰＥＴ以外として分別されたプラスチックゴミにＰＳが含まれるか否かがわからない。その結果、上述した弁当包材製造工場において両者（ＰＥＴシート、ＰＳシート）の混在が発生する可能性がある。
【０００６】
（２）紫外線を照射する光源として紫外線蛍光灯と記載されているだけで、波長の記載もなく、ＰＥＴとＰＳとを分別できるか否か不明である。
（３）フレーク状のＰＥＴへの適用が可能としても、シート状のＰＥＴへの適用が不明であるので、ＰＥＴシートであることを識別できるか否か不明である。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、ＰＥＴとＰＳとを確実に分別するために、フレーク状ではないシート状のＰＥＴとＰＳとを的確に判別することができる、プラスチックシート判別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係るプラスチックシート判別装置は、プラスチックシートに向けて紫外光を照射する発光部と、プラスチックシートを透過した紫外光を受光する受光部と、受光した紫外光に基づいて、プラスチックシートの素材を判別する制御部とを含む。
好ましくは、制御部は、受光した紫外光に基づいて透過率を算出して、プラスチックシートの素材を判別するように構成することができる。
【０００８】
さらに好ましくは、制御部は、プラスチックシートがＰＥＴシートおよびＰＳシートのいずれであるかを判別するように構成することができる。
さらに好ましくは、制御部は、透過率が予め定められたしきい値を越えるか否かに基づいて、プラスチックシートがＰＥＴシートおよびＰＳシートのいずれであるかを判別するように構成することができる。
【０００９】
さらに好ましくは、発光部は、発光ダイオードで構成することができる。さらに好ましくは、発光ダイオードのピーク波長は、２８０ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の範囲内にあるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るプラスチックシート判別装置によると、特定のピーク波長の紫外線を照射する発光部からプラスチックシートへ紫外光を照射して、プラスチックシートを透過した紫外光に基づいてプラスチックシートの素材を判別することにより、フレーク状ではないシート状のＰＥＴとＰＳとを的確に判別することができる。その結果、フレーク状ではないシート状のＰＥＴとＰＳとを確実に分別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るプラスチックシート判別装置が備えられたプラスチックシート再利用システムを示す図である。
【図２】プラスチックシート判別装置が備えられる工程を模式的に示した図である。
【図３】プラスチックシート判別装置の制御ブロック図である。
【図４】発光波長を変化させた場合のＰＳの透過率の変化を示す分光スペクトル図（その１）である。
【図５】発光波長を変化させた場合のＰＳの透過率の変化を示す分光スペクトル図（その２）である。
【図６】発光波長を変化させた場合のＰＥＴの透過率の変化を示す分光スペクトル図（その１）である。
【図７】発光波長を変化させた場合のＰＥＴの透過率の変化を示す分光スペクトル図（その２）である。
【図８】紫外光領域において発光波長を変化させた場合のＰＳおよびＰＥＴの透過率の変化を示す図である。
【図９】紫外光領域において発光波長を変化させた場合のＰＳおよびＰＥＴの透過率の変化を示す分光スペクトル図である。
【図１０】プラスチックシート判別装置の制御部により実行される判別処理プログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、図に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
＜全体システム構成＞
図１に、本実施形態に係るプラスチックシート判別装置が備えられたプラスチックシート再利用システムを示す。このプラスチックシート再利用システムは、たとえば、シート状のＰＥＴおよびシート状のＰＳから打ち抜き加工して、弁当箱およびその蓋を製造する工場内に設けられる。この工場においては、打ち抜かれた後のシート材は、粉砕装置により粉砕されて、再溶融されてシートに形成されて再利用される。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係るプラスチックシート判別装置３００は、たとえば、ロール状のプラスチックシートロール１００と粉砕装置４００とを間に設けられる。これは、粉砕装置４００へ誤ってプラスチックシートロール１００を仕掛けてしまうことを防止するためである。図１に示すように、本実施形態においては、打ち抜かれた後のプラスチックシート２００は、ロール状のプラスチックシートロール１００に形成されているが、これに限定されるものではない。すなわち、打ち抜かれた後のプラスチックシート２００を粉砕装置４００に直接仕掛けるように構成されていてもよく、この場合には、打ち抜き工程と粉砕装置４００との間に、本実施形態に係るプラスチックシート判別装置３００が設けられる。
【００１４】
粉砕装置４００によりフレーク状に粉砕されたプラスチックは、たとえば、空気輸送設備５００を通って、一定量を貯留するサイロ６００へ輸送される。サイロで一定量が貯留されると、材料ごとに（ＰＥＴとＰＳとを区別して）再溶融されてプラスチックシートが製造される。
本実施形態に係るプラスチックシート判別装置３００は、このような図１に示した態様に限定されるものではなく、ＰＥＴシートとＰＳシートとを判別できる装置であればよい。このため、上述のように製造ラインに組み込まれた装置でなく、たとえばハンディタイプであっても構わない。
【００１５】
図２に、プラスチックシート判別装置３００をラインに組み込んだ場合を模式的に示す。プラスチックシート２００は、前工程で打ち抜かれた部分２２０と、打ち抜かれても残った残部分２１０とで構成される。プラスチックシート判別装置３００は、プラスチックシート２００の端部の残部分２１０に紫外光を照射でき、かつ、残部分２１０を透過した紫外光を検出できるように設けられる。
【００１６】
＜制御ブロック＞
図３を参照して、プラスチックシート判別装置３００の制御ブロックを説明する。図３に示すように、プラスチックシート判別装置３００は、このプラスチックシート判別装置３００を制御する制御部３１０と、制御部３１０に接続され制御部３１０により制御される、発光部３２０、受光部３３０、出力部３４０および出力インターフェイス（出力ＩＦ）３５０とを含む。
【００１７】
制御部３１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と記憶素子（メモリ）とを備え、プラスチックシート判別装置３００の各部を制御する。メモリには、ＣＰＵで実行されるプログラムおよび後述するしきい値が記憶される。
発光部３２０は、紫外光を発光する紫外発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ：ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ−Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）で構成される。発光部３２０に用いられる紫外発光ダイオードとしては、２８０〜４００ｎｍのピーク波長の紫外線を発光するものが好ましい。この波長領域は、通常の環境における紫外線に該当する。さらに好ましくは、ＰＥＴシートとＰＳシートとを的確に判別するためには、２８０〜３２０ｎｍのピーク波長の紫外線を発光するものが好ましい。
【００１８】
受光部３３０は、発光部３２０から発光された紫外光の中でプラスチックシート２００を透過した紫外光を検出する、たとえばフォトダイオードで構成される。本実施形態においては、発光部３２０から発光された紫外光の中でプラスチックシート２００を透過した光量（吸光されなかった光量）を受光部３３０で検出して、透過率を算出している。
なお、照射光量＝透過光量＋吸光光量または照射光量≒透過光量＋吸光光量である場合には、透過率ではなく吸光率を算出して、吸光率により、ＰＥＴシートとＰＳシートとを判別するようにしても構わない。
【００１９】
出力部３４０は、制御部３１０で判定した結果（ＰＥＴシートであるかＰＳシートであるか）にしたがって、人間の感覚を刺激する光または音等を出力する。より具体的には、出力部３４０は、判別対象のプラスチックシートがＰＥＴシートである場合には、たとえば緑のランプを点灯させ、判別対象のプラスチックシートがＰＳシートである場合には、たとえば赤のランプを点灯させる。また、音を出力する場合には、判別対象のプラスチックシートの種類によって、ビープ音の音程を変化させることが好ましい。
【００２０】
出力ＩＦ３５０は、制御部３１０で判定した結果（ＰＥＴシートであるかＰＳシートであるか）にしたがった信号を、たとえば粉砕装置４００に出力するためのインターフェイスである。プラスチックシート判別装置３００でＰＳシートであると判定した場合には、出力ＩＦ３５０から粉砕装置４００へＰＳ信号が出力される。粉砕装置４００においては、粉砕装置４００がＰＥＴシートで設定されているにも関わらず（または空気輸送設備５００がＰＥＴサイロに接続されているにも関わらず）、出力ＩＦ３５０からＰＳ信号が入力されると、粉砕装置４００および空気輸送設備５００のいずれか一方または双方を自動停止させることができる。
【００２１】
＜判別方法＞
次に、図４〜図７を用いて、ＰＥＴシートおよびＰＳシートの分光スペクトルについて説明する。この分光スペクトルは、発光部３２０を構成する紫外発光ダイオードのピーク波長をどのように設定するのかに関係する。なお、判別対象のプラスチックシートは無色透明である。
【００２２】
図４に、厚み０．３５ｍｍのＰＳシートの分光スペクトルを、図５に、厚み０．２１ｍｍのＰＳシートの分光スペクトルを、図６に、厚み０．８０ｍｍのＰＥＴシートの分光スペクトルを、図７に、厚み０．２２ｍｍのＰＥＴシートの分光スペクトルを、それぞれ示す。これ以外の厚みのＰＳシートおよびＰＥＴシートについても分光スペクトルを解析した結果、（１）材質（ＰＥＴであるかＰＳであるか）によってスペクトルが異なり、（２）厚みによってはスペクトルが変化しないで透過率（吸光率）が変化することが判明した。
【００２３】
ここで、材質によってスペクトルが異なり、厚みによってはスペクトルが変化しない点に出願人は着目し、さらに、紫外線領域に着目し、ＰＥＴシートとＰＳシートとを透過率で判別できる好ましい波長を精密に測定した。その結果として、具体的な透過率を図８に、その分光スペクトル図を図９にそれぞれ示す。
図８および図９に示すように、ＰＥＴシートとＰＳシートとでは、２８０ｎｍ〜３２０ｎｍの範囲で、透光率が大きく異なる。このため、たとえば、ピーク波長が３００ｎｍの紫外発光ダイオードを発光部３２０に用いた場合には、透過率のしきい値を４０％に設定すると、ＰＥＴシートとＰＳシートとを的確に判別できる。
【００２４】
＜フローチャート＞
次に、本実施形態に係るプラスチックシート判別装置３００の制御部３１０を構成するＣＰＵで実行されるプログラムの制御構造について、図１０のフローチャートを参照して説明する。
ステップ（以下、ステップをＳと記載する。）１００にて、制御部３１０は、スイッチがオンされたか否かを判定する。このとき、図３に図示していない、シート検出センサがプラスチックシート２００を検出すると、または、マニュアルスイッチが操作者によりオンされると、制御部３１０は、スイッチがオンされたと判定する。スイッチがオンされたと判定されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００へ戻されて、スイッチがオンされたことを検出するまで待つ。このように処理することにより、不要なタイミングで発光部３２０から紫外光を発光しないようにできる。
【００２５】
Ｓ１１０にて、制御部３１０は、紫外光の発光を開始する。このとき、制御部３１０は、発光部３２０を構成する紫外発光ダイオードに紫外光を発光するように指示する。これにより、プラスチックシート２００（より具体的には図２に示す残部分２１０）に紫外光が照射される。Ｓ１２０にて、制御部３１０は、プラスチックシート２００の透過光量Ｌを検出する。このとき、制御部３１０は、受光部３３０を構成するフォトダイオードから出力された電気信号を検出することにより透過光量Ｌを検出する。Ｓ１３０にて、制御部３１０は、検出した透過光量Ｌから透過率Ｘを算出する。この透過率Ｘ［％］は、たとえば、透過光量Ｌ／照射光量×１００により算出される。なお、これらのＳ１２０およびＳ１３０の処理は、フォトダイオードから出力される電気信号が透過率を示す信号である場合には、ひとつの処理で実行することができる。
【００２６】
Ｓ１４０にて、透過率Ｘがメモリに記憶されたしきい値（たとえば４０％）よりも大きいか否かを判定する。透過率Ｘがしきい値よりも大きいと判定されると（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１４０にてＮＯ）、処理はＳ１６０へ移される。
Ｓ１５０にて、制御部３１０は、判別対象のプラスチックシート２００はＰＳ（ポリスチレン）と判定する。その後、この処理はＳ１７０へ移される。Ｓ１６０にて、制御部３１０は、判別対象のプラスチックシート２００はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）と判定する。
【００２７】
Ｓ１７０にて、制御部３１０は、紫外光の発光を停止する。このとき、制御部３１０は、発光部３２０を構成する紫外発光ダイオードに紫外光の発光を停止するように指示する。これにより、プラスチックシート２００への紫外光の照射が停止する。
Ｓ１８０にて、制御部３１０は、判別結果を出力する。このとき、制御部３１０は、出力部３４０へ対して、判別対象のプラスチックシートがＰＥＴシートであると判別した場合には（Ｓ１４０にてＮＯ）緑のランプを点灯させ、判別対象のプラスチックシートがＰＳシートであると判別した場合には（Ｓ１４０にてＹＥＳ）赤のランプを点灯させるように指示する。さらに、制御部３１０は、出力ＩＦ３５０に対して、判別対象のプラスチックシートがＰＥＴシートであると判別した場合には（Ｓ１４０にてＮＯ）ＰＥＴ信号を、判別対象のプラスチックシートがＰＳシートであると判別した場合には（Ｓ１４０にてＹＥＳ）ＰＳ信号を、粉砕装置４００へ出力するように指示する。
【００２８】
＜動作＞
プラスチックシート判別装置３００がプラスチックシート２００を検出すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、発光部３２０である紫外発光ダイオードからプラスチックシート２００へ紫外光が照射される（Ｓ１１０）。受光部３３０であるフォトダイオードで透過光量Ｌが検出され（Ｓ１２０）、透過率Ｘが検出される（Ｓ１３０）。
【００２９】
ここで、発光部３２０である紫外発光ダイオードからプラスチックシート２００へ照射される紫外光のピーク波長が３００ｎｍであり、透過率のしきい値を４０％に設定してあるとする。
ここで、プラスチックシート２００はＰＳシートである場合には、透過率Ｘは７０〜８０％程度と検出される（Ｓ１３０）。この値はしきい値（４０％）よりも大きいので（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、対象物であるプラスチックシート２００はＰＳシートであると判定される（Ｓ１５０）。
【００３０】
また、プラスチックシート２００はＰＥＴシートである場合には、透過率Ｘは０．４〜１．０％程度と検出される（Ｓ１３０）。この値はしきい値（４０％）よりも小さいので（Ｓ１４０にてＮＯ）、対象物であるプラスチックシート２００はＰＥＴシートであると判定される（Ｓ１６０）。
その後、紫外発光ダイオードからプラスチックシート２００への紫外光の照射が停止され（Ｓ１７０）、出力処理が実行される（Ｓ１８０）。このように、必要な時間だけ紫外光をプラスチックシート２００へ照射することにより、紫外光による変質を最小限に抑制している。
【００３１】
＜実施形態における効果＞
以上のようにして、本実施形態に係るプラスチックシート判別装置によると、２８０〜３２０ｎｍのピーク波長の紫外線を照射する紫外発光ダイオードを光源として用いることにより、ＰＥＴシートとＰＳシートとを的確に判別できる。その結果、フレーク状ではないシート状のＰＥＴとＰＳとを確実に分別することができる。さらに、たとえば、弁当包材製造工場において、再利用されるＰＥＴシートとＰＳシートとが混在する可能性を低減させることができる。
【００３２】
＜その他の実施形態＞
以下に、上述した実施形態とは異なる実施形態について説明する。上述した実施形態においては、ピーク波長が３００ｎｍの紫外発光ダイオードを発光部３２０に用いて、透過率のしきい値を４０％に設定した。本発明はこれに限定されるものではなく、以下のような他の実施形態であっても構わない。
【００３３】
この実施形態においては、発光部３２０に２つのピーク波長（たとえば２５０ｎｍと３００ｎｍ）の紫外光を発光する紫外発光ダイオードを用いる。２５０ｎｍにおける透過率Ｘ（１）と３１０ｎｍにおける透過率Ｘ（２）とを算出して、その比率（＝Ｘ（２）／Ｘ（１））を算出して、その比率に対するしきい値を用いて、ＰＥＴシートとＰＳシートとを的確に判別できる。
【００３４】
具体的に図８の数値を用いて説明すると、厚み０．２２ｍｍのＰＥＴシートであれば、Ｘ（１）＝０．８、Ｘ（２）＝０．７であって比率０．９、厚み０．８０ｍｍのＰＥＴシートであれば、Ｘ（１）＝０．４、Ｘ（２）＝０．４であって比率１．０、厚み０．３５ｍｍのＰＳシートであれば、Ｘ（１）＝１．０、Ｘ（２）＝７１．０であって比率７１、厚み０．２１ｍｍのＰＳシートであれば、Ｘ（１）＝１．２、Ｘ（２）＝７７．０であって比率６４となる。ここで、比率に対するしきい値を３５に設定すると、ＰＥＴシートとＰＳシートとを的確に判別できる。
【００３５】
なお、上述した実施形態においては、判別対象のプラスチックシートがＰＥＴシートおよびＰＳシートのいずれであるのかを判別していたが、これに限定されるものではない。プラスチックシート判別装置は、プラスチックシートに向けて紫外光を照射して、プラスチックシートを透過した紫外光を受光して、受光した紫外光に基づいてプラスチックシートの素材を判別するものであればよい。
【００３６】
以上、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３７】
１００    プラスチックシートロール
２００    プラスチックシート
３００    プラスチックシート判別装置
３１０    制御部
３２０    発光部
３３０    受光部
４００    粉砕装置
５００    空気輸送設備
６００    サイロ
【図１】
2013007706.tif 000003
【図２】
2013007706.tif 000004
【図３】
2013007706.tif 000005
【図４】
2013007706.tif 000006
【図５】
2013007706.tif 000007
【図６】
2013007706.tif 000008
【図７】
2013007706.tif 000009
【図８】
2013007706.tif 000010
【図９】
2013007706.tif 000011
【図１０】
2013007706.tif 000012